基于大數據的汽車防腐策略研究

張瑾 崔晨 張開顏

摘要：中國汽車產銷量連續十二年蟬聯全球第一，因腐蝕問題引發的消費者投訴數量也躍居我國汽車類投訴前五位;如何實現對汽車腐蝕進行有效管控已成為政府、行業及消費者共同關注的焦點。從行業層面，建設集“中外汽車腐蝕環境數據”、“中國市場汽車腐蝕數據”、“汽車腐蝕性能驗證數據”三大數據體系，成為改善我國汽車行業嚴峻的腐蝕現狀的重要手段。

關鍵詞：汽車防腐;腐蝕;大數據;汽車

1.消費者日益關注汽車腐蝕現象

（1）腐蝕類投訴已位居汽車投訴排行榜前5位

近些年，中國品牌車企的工藝、技術水平不斷提升，其較高的性價比贏得了越來越多消費者的青睞;但車主的投訴量也呈現快速上升趨勢。研究發現，2010-2019年的10年間，涉及汽車腐蝕類的投訴數量逐年攀升，累計已超過10000宗，10年間，投訴率增長近136倍，目前腐蝕類投訴已位居汽車投訴排行榜前5位，已成為消費者重點關注的質量問題[1]。

從防腐工藝和規范角度上，將腐蝕投訴車型劃分為自主、合資和進口三種。分析發現，進口品牌與合資品牌車型的投訴案例數相差不大，但進口車型的單一品牌腐蝕投訴率較低，合資和自主車型投訴率較高，與市場保有量基本直接相關。結合車型定位，部分進口車型價格較高，也就是說：按照國外的防腐工藝和規范生產的車型，即使企業防腐體系較為完善，在我國服役過程中依然存在腐蝕問題，側面反映了現行防腐策略與我國環境腐蝕工況不相符的現狀。

調研對象中，進口品牌車型的腐蝕部位主要集中于排氣管、底盤、轉向機、座椅骨架、車頂、輪轂、齒輪、后備箱、翼子板、氣缸、方向機軸承、鉸鏈等。按年限對進口車型的腐蝕案例進行統計發現：新車腐蝕投訴案例非常高，集中于底盤金屬部位等非常規可見區域，車輛在正常維護狀態下，能夠發現苛刻工況下易發生腐蝕的部位。

合資品牌與進口品牌相比，腐蝕投訴案例相對較高;合資品牌汽車零部件多采用表面涂裝方式，主要是由于金屬基體與漆膜的兼容性問題引發的腐蝕，具體表現為：基體表面處理質量欠佳;漆膜工藝穩定性較低，易產生破損等。自主品牌投訴數量占比最高，車輛腐蝕投訴案例的數量也最多;與合資品牌投訴案例數量相比，增加約一倍，發生腐蝕的部位和腐蝕形式更加復雜，既包含了有機涂裝部位，也包含了裸露金屬部位。

（2）因腐蝕質量缺陷導致的召回數量不可小覷

研究發現，僅僅在我國開始實行汽車召回制度以來，已有7627萬余輛汽車因質量缺陷而被召回，相當于每3輛汽車中約有1輛因質量缺陷被召回;其中，618萬余輛汽車因腐蝕質量缺陷被召回，意味著每40輛汽車中就約有1輛因腐蝕質量缺陷被召回[2][4]。

通過對腐蝕車輛召回品牌進行分析發現：主要涉及46個品牌、100余個車型，覆蓋自主、合資、外資等不同類型品牌以及SUV、B級、C級、A級等不同級別的車型;腐蝕致存在嚴重安全性能故障隱患是最主要的缺陷召回原因，其占全部腐蝕召回汽車總量的91.3%[3][5]。

綜上，通過對消費者和汽車企業調研發現，主要有三個因素制約著我國汽車產品防腐技術進步：一是多數汽車企業開展防腐工作時，未充分考慮到中外氣候環境國情的差異，使得外資企業、合資企業進行中國防腐本土化開發，自主企業走出國門進行產品出口時，都難以規避腐蝕風險，而這些工作的開展都需要中外氣候環境數據支撐;二是汽車行業尚未建立完善的市場腐蝕大數據，材料工藝的精益設計、零件防腐指標的差異化設定、車型防腐目標的制定，一定程度上缺少可靠的依據;三是整車、零部件防腐試驗周期長、成本高，越來越難以適應目前越來越快的車型開發節奏。整體來看，我國汽車行業嚴峻的腐蝕現狀，亟需通過構建涵蓋全生命周期腐蝕大數據體系來改善。

2.汽車腐蝕大數據體系建設內容

基于前期調研研究，為了建成全面支撐汽車行業企業進行防腐技術提升，需要針對“中外汽車腐蝕環境數據集”、“中國市場汽車腐蝕數據集”、“汽車腐蝕性能驗證數據集”這三大數據體系進行采集、分析。其中，“中外汽車腐蝕環境數據集”包括”靜態腐蝕環境數據”、”動態腐蝕環境數據”和”環境數據分析模型”3個子模塊，支撐中外汽車腐蝕國情對標研究;“中國市場汽車腐蝕數據集”包括“汽車腐蝕投訴數據”、“在用車腐蝕數據”和“報廢車腐蝕數據”3個子模塊，支撐汽車的防腐目標設定與精益設計;“汽車腐蝕性能驗證數據集”主要涉及防腐材料、工藝、零部件以及異種金屬混合車身電偶腐蝕等層面的研究成果，支撐汽車腐蝕性能的精準驗證研究。

（1）中外汽車腐蝕環境數據集

中外汽車腐蝕環境數據集是汽車產品進入目標市場、產品定位和設定總體防腐目標的最根本依據，以3個子模塊的形式來分別建設。其中，模塊1為“靜態腐蝕環境數據模塊”，此模塊的數據將以100萬條/月的速度進行更新。該模塊主要通過采集材料大氣靜態腐蝕環境、融雪鹽靜態腐蝕環境、汽車靜態腐蝕環境工況3個維度的數據，繪制中外腐蝕強度靜態地圖，形成覆蓋全國34座典型城市、國外20余個出口地區的中外汽車腐蝕環境靜態數據體系。

模塊2為“動態腐蝕環境數據模塊”，此模塊的數據主要由來自國內9座典型氣候城市的60輛用戶車構成的汽車動態腐蝕環境數據采集網絡得來。每輛車的底盤和車身的典型易腐蝕部位均安裝了大量的標準掛片，通過長期監測汽車服役地區的環境因素數據和標準掛片腐蝕數據，配合動態行駛軌跡，將首次在國內實現了汽車動態腐蝕環境數據的采集和自動化解析[6][7]。

模塊3為“環境數據分析模型模塊”，主要運用算法工具，對模塊1和模塊2的數據進行預建模處理、過程分析、未來預測。其中，大數據預處理工具，主要實現溫度、濕度、降水量等氣候，SO2、NO2、融雪劑、O3、PM2.5等污染物，速度、里程、時段等行駛等10余項環境數據的批量預處理;用戶行為數據分析工具實現單車或多車型的駕駛行為軌跡的自動解析。過程分析模型，實現腐蝕過程分析、影響因子權重排序、地區降維聚類等精細解析;未來預測模型，預測某材料掛片或零部件的腐蝕行為，自動進行模型精度的評價和模型選用的切換[6][7]。

（2）中國市場汽車腐蝕數據集

中國市場汽車腐蝕數據集反映的是，汽車產品出售之后，消費者對汽車腐蝕現象的反饋，以及汽車在使用、報廢階段所呈現的腐蝕現狀。此部分包含“汽車腐蝕投訴數據模塊”、“在用車腐蝕數據模塊”和“報廢車腐蝕數據模塊”，主要支撐汽車企業將消費者的要求轉化為防腐設計輸入參數，支持不同車型的防腐性能及精益設計評估，量化分析工藝、結構的防腐水平和腐蝕風險。

其中，“汽車腐蝕投訴數據模塊”主要收錄歷年國內外涉及腐蝕質量問題的用戶投訴案例，包含汽車品牌、年限、地區、車型、部位等信息。“在用車腐蝕數據模塊”，旨在采集典型氣候城市市場正常服役汽車的腐蝕狀態解析數據，覆蓋汽車主外觀、乘員艙、行李艙、引擎艙、底盤等區域的鈑金、空腔、灌蠟、涂膠等信息，形成車型及零部件腐蝕對標數據庫、耐蝕性能不足的零部件庫、滿足中國市場防腐要求的零部件庫和防腐技術降本零部件庫。“報廢車腐蝕數據模塊”，通過運用外觀評價、功能檢查、減薄率測量、電化學測試等主客觀表征方法，對不同典型氣候城市的報廢車腐蝕狀態進行精確解析，分析環境介質對汽車結構的腐蝕累積影響，用于矯正中國汽車防腐設計不足或冗余[8]。

（3）汽車腐蝕性能驗證數據集

為支持腐蝕缺陷識別和防腐選材及結構設計優化，還需要建設“汽車腐蝕性能驗證數據集”。即建設包含不同車型、不同類型零部件、不同工藝、材料和結構的強化腐蝕試驗數據庫、鹽霧腐蝕試驗數據庫、循環腐蝕試驗數據庫和電化學測試數據庫[9]。結合電化學腐蝕機理，研究開發涂層快速驗證評估模型;針對異種金屬混合車身的電偶腐蝕問題，研發開發適用于汽車領域的電偶腐蝕仿真模型，通過規避電偶腐蝕風險，提高合理選材及優化結構設計的效率[10][11][13]。

3.汽車行業防腐研究趨勢展望

隨著“一帶一路”等國家戰略的實施，主流汽車企業也在加速國際化進程。在車型防腐層面，也會更加關注出口國環境信息、逐步加大新技術和新材料的應用、越發重視全生命周期的管控。

（1）更加關注出口國環境信息

中東地區作為我國汽車企業產品出口的重要目的地，因其特有的氣候特征和使用習慣帶來的耐候性問題，成為國內汽車企業不可忽視的研究點。而國內汽車通用的瓊海溫熱和吐魯番干熱自然環境試驗還不能完全替代中東熱帶沙漠試驗;因此，越來越多的自主汽車企業，參考豐田、現代、五十鈴等日韓系汽車企業在中東地區優先布局，專注于開展中東熱帶沙漠試驗研究，在出口時更關注當地的氣候與環境變化，并針對不同區域服役特點、進行車型的老化、銹蝕、功能失效、VOC及氣味設計開發[5]。

（2）逐步加大新材料、新技術的應用

就車身而言，一方面，高強度和高彈性模量的新型復合材料，因其具有耐腐蝕、易于涂裝等金屬材料所不能比擬的優點，現已成為汽車車身替代金屬材料的主要材料之一，將大大減少金屬腐蝕帶來的破壞與損失。另一方面，隨著太陽能屏蔽防腐蝕涂料、阻尼防腐蝕涂料、可剝性防腐蝕涂料、耐氣候防腐蝕聚氨酯涂料、阻燃導靜電耐溫防腐蝕涂料等材料產品的普及應用，市場上對高品質防腐涂料的需求也將急劇增加，車用防腐涂料將由傳統型涂料向環保型、多功能型涂料轉變;這些涂料的使用，不僅可以提升汽車的外觀品質，還能延長汽車產品的服役壽命[12][14][17][18]。

鑒于整車道路強化腐蝕試驗存在周期長、試驗成本高等局限性，越來越多的企業開始探索防腐模擬仿真技術，并將其逐步應用于車型開發過程中[13]。如通過仿真技術分析車門鉸鏈、底盤連接點等典型區域腐蝕防護問題，在數字化階段和設計階段模擬苛刻服役環境、以充分暴露腐蝕風險點[19];通過優化白車身設計參數，來提高車身的防腐蝕性能[17]。此外，通過仿真軟件也可將零散的材料數據、腐蝕數據、結構設計等信息進行系統化、平臺化管理，減少對整車、零部件防腐試驗的過度依賴[15][16]。

（3）越發重視生命周期分級管控

為了節省試驗成本，多數汽車企業在保證整車質量的同時，對不同車型的防腐要求進行分級管控。一是通過對整車強化腐蝕試驗結果進行整理、分析、總結，梳理再發防治案例，提取頻發件、識別要求過高的零部件，編制形成典型零部件管控清單，進行有目的重點管控;二是增加零部件標準評審，對新制定、修訂的零部件技術標準中的防腐要求進行審核，確保零部件標準中的防腐要求能夠滿足整車服役需求;三是在汽車產品開發的研發設計、試制評價、性能驗證等各個環節，考慮車型防腐性能的匹配度，基于跨部門、跨領域的合作，推進防腐標準的準確性、權威性和可執行性，確保整車及零部件滿足防腐要求[18][19][20]。

此外，為適應不同腐蝕區域的防腐要求，汽車制造企業也開始對汽車售后的防腐保養提出新的舉措。如考慮到新車前三年一般極少出現銹蝕現象，從第三年進行防腐的首次保養，以后每2年進行1次;隨著車輛使用年限的提升，10年、12年、甚至更高年限的車輛并不強制報廢，僅通過材料、工藝優化等已不能滿足其防腐要求，逐步實行并推廣售后防腐保養，將成為汽車全生命周期腐蝕防護的重要環節。

參考文獻

[1]李雪早.2018年我國汽車產品及服務問題投訴分析[J].汽車維護與修理，2019（05）：4-9.

[2]葛維燕，姜鶴群，周喆民.缺陷汽車召回工作現狀及趨勢[J].內燃機與配件，2020（14）：155-157.

[3]張佳，沈宏亮.中國缺陷汽車召回對汽車銷量的影響[J].企業經濟，2020（04）：99-107.

[4]曾環經.缺陷汽車產品數據庫構建及召回預警方法研究[D].吉林大學，2020.

[5]張瑾，任凱旭，康醫飛.各國汽車腐蝕管理模式及分析[J].時代汽車，2017（22）：25-27.

[6]任凱旭，張瑾，劉雪峰.動態環境下的車用材料腐蝕試驗及分析方法[J].科學技術與工程，2019，19（25）：341-350.

[7]王加余，劉雪峰，任凱旭，張瑾，王鑫.在用車的城市道路工況腐蝕行為研究[J].汽車實用技術，2020（03）：60-64.

[8]趙安偉，趙洋，李葉菊，劉微，周曉東.車身防腐淺析[J].上海涂料，2020，58（02）：51-54.

[9]劉東儉.整車腐蝕試驗及評價方法的研究[D].吉林大學，2020.

[10]趙雪茹，付益平，楊冰，衡俐瓊，向利，陳心欣，張曉東，王俊.汽車中鋼鋁連接的電偶腐蝕行為研究[J].環境技術，2019，37（06）：11-16+26.

[11]段佳惠，王瓊，鄭松林，張陽，周林，但文德.車輛電偶腐蝕問題解決方案的研究[J].農業裝備與車輛工程，2019，57（11）：118-120.

[12]邵健豪.車身常見腐蝕原因分析與防腐優化[J].時代汽車，2020（12）：173-175.

[13]邱勛，曹剛，何忠樹，吳德俊.整車強化腐蝕試驗問題多維度評價方法[J].表面技術，2017，46（04）：126-131.

[14]王永豪，蔡元平.汽車整車腐蝕試驗主觀評價方法的探討[J].環境技術，2014，32（01）：6-9+35.

[15]沈利民，苑雪雷，陳軍軍，翟永根.汽車車身防腐蝕設計[J].汽車工程師，2020（02）：23-26.

[16]江寅超，張瑜，姜松濤，王宇鑫.汽車底盤部件腐蝕行為及研究進展[J].全面腐蝕控制，2020，34（03）：104-108.

[17]翁雁，鹽霧腐蝕試驗的國際國內標準及在汽車行業里的應用[J].環境技術，2020，（1）：26-32.

[18]周和榮，揭敢新，趙越.汽車輪轂有機涂層的腐蝕行為[J].腐蝕與防護，2014，35（7）：642-646.

[19]李亞，孫中政，王慶輝，謝喜斌.淺談乘用車車身不同部位腐蝕問題及防腐措施[J].時代汽車，2020（10）：122-123.

[20]沈利民，苑雪雷，陳軍軍，翟永根.汽車車身防腐蝕設計[J].汽車工程師，2020（02）：23-26.

作者簡介：張瑾（1989-），女，漢族，山東，工程師，碩士，中汽數據有限公司-300393，研究方向為汽車產業鏈發展研究。郵箱：shlcgood@163.com。